導(dǎo)讀

現(xiàn)有商用電池技術(shù)包括鋰離子電池、鉛酸電池、鎳氫/鎘電池、鈉硫/鎳電池等，這些電池技術(shù)成熟，已廣泛應(yīng)用在電動(dòng)汽車(chē)、手機(jī)、筆記本電腦、風(fēng)電場(chǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)、電網(wǎng)調(diào)頻、分布式電源和微網(wǎng)等領(lǐng)域。

儲(chǔ)能被達(dá)沃斯經(jīng)濟(jì)論壇評(píng)為未來(lái)可能改變世界的十大新技術(shù)之一，儲(chǔ)能電池是儲(chǔ)能技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用最活躍的領(lǐng)域。目前儲(chǔ)能電池技術(shù)發(fā)展很快，一旦取得突破，將對(duì)新能源發(fā)展、電網(wǎng)運(yùn)行控制、終端用能方式等產(chǎn)生重大影響。未來(lái)儲(chǔ)能電池技術(shù)將在新一代電力系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)廣泛應(yīng)用。

新型儲(chǔ)能電池技術(shù)成為當(dāng)前研發(fā)的熱點(diǎn)和技術(shù)前沿

現(xiàn)有商用電池技術(shù)包括鋰離子電池、鉛酸電池、鎳氫/鎘電池、鈉硫/鎳電池等，這些電池技術(shù)成熟，已廣泛應(yīng)用在電動(dòng)汽車(chē)、手機(jī)、筆記本電腦、風(fēng)電場(chǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)、電網(wǎng)調(diào)頻、分布式電源和微網(wǎng)等領(lǐng)域。

目前，處于商用和示范應(yīng)用、實(shí)驗(yàn)室研發(fā)或概念設(shè)計(jì)階段的新型儲(chǔ)能電池超過(guò)30種。

其中，已示范應(yīng)用的電池技術(shù)包括三元材料鋰離子電池、全釩/鋅溴液流電池、鉛碳電池、超級(jí)電容電池等;處于實(shí)驗(yàn)室研發(fā)階段的電池技術(shù)包括石墨烯/鋰硫/鋰空等新一代鋰離子電池、半固態(tài)/無(wú)薄膜等新一代液流電池、鋁/鋅等金屬空氣電池、鈉/鎂離子電池、液態(tài)金屬電池等;石墨烯超級(jí)電容電池、雙碳電池、納米微電池、有機(jī)電池等處于概念設(shè)計(jì)階段。

這些新型儲(chǔ)能電池技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)前研發(fā)的熱點(diǎn)和技術(shù)前沿，未來(lái)有望大幅提升儲(chǔ)能電池的性能，推動(dòng)儲(chǔ)能電池大規(guī)模應(yīng)用。

半固態(tài)液流電池結(jié)合了鋰離子和液流電池的優(yōu)點(diǎn)，將在提高電池能量和功率密度、縮小體積、降低成本方面實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍。目前美國(guó)麻省理工大學(xué)已研發(fā)出半固態(tài)液流電池，能量密度達(dá)到250瓦時(shí)/千克，比目前的液流電池提高10倍以上，成本僅100至250美元/千瓦時(shí)，比目前降低70%以上。

石墨烯鋰電池以高導(dǎo)電性、質(zhì)量超輕的石墨烯為材料，利用鋰離子可在石墨烯表面和電極之間快速穿梭運(yùn)動(dòng)的特性，將充電時(shí)間縮短至分鐘級(jí)。西班牙Graphenano公司和科爾瓦多大學(xué)共同研發(fā)出全球首例電動(dòng)汽車(chē)石墨烯電池，充電時(shí)間只需8分鐘，續(xù)航里程達(dá)到1000公里。鋰硫電池理論能量密度可達(dá)2600瓦時(shí)/千克，是傳統(tǒng)鋰離子電池的8至10倍。

美國(guó)Polyplus公司、德國(guó)弗朗霍夫材料與光束研究所研發(fā)的鋰硫電池能量密度已達(dá)到420瓦時(shí)/千克、600瓦時(shí)/千克。鋁空氣電池以空氣為正極、鋁為負(fù)極，通過(guò)鋁與氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)釋放出能量，電池能量密度在理論上可達(dá)8100瓦時(shí)/千克，居各種電池能量密度之首。以色列Phinergy公司已研發(fā)出專供電動(dòng)汽車(chē)使用的鋁空氣試驗(yàn)電池，能量密度超過(guò)800瓦時(shí)/千克，續(xù)航里程達(dá)到1600公里。